具有潛在催化氧化活性的核-殼型復合微球的制備與表征.pdf

1、近年來，圍繞微反應器的設(shè)計和應用的研究越來越多。其將化學反應限域在微米級甚至納米級的微小空間內(nèi)的特性使其具有廣泛的應用，特別是在液/液兩相催化反應領(lǐng)域已初步顯示其重要的應用前景。同時，隨著環(huán)保問題越來越受到人們的關(guān)注，對含硫尾氣排放標準的要求也越來越嚴格(至2011年，歐盟各國使用無硫汽油)，傳統(tǒng)脫硫方法很難達到這一要求，因此，許多科學工作者致力于研究新的脫硫方法，如吸附法、萃取法、氧化法及生物化學法等。其中，H<,2>O<,2>選擇性

2、催化氧化深度脫硫是典型的兩相催化反應之一，該方法與萃取相結(jié)合是最有發(fā)展前景的深度脫硫法之一。因此，有目的的構(gòu)筑新型的將反應器與萃取器集于一體的兩相催化微反應器是很有必要的。 本實驗室以高分子微凝膠作微反應器制備復合材料的優(yōu)勢在于通過模板的空間限域和調(diào)控作用實現(xiàn)對復合材料的表面形貌和結(jié)構(gòu)的控制，獲得各種具有特異表面結(jié)構(gòu)的有機/無機復合材料，從而實現(xiàn)納米尺寸微粒和大尺度模板間的有效復合。結(jié)合該復合材料的優(yōu)勢和特點，本研究根據(jù)H<,2

3、>O<,2>催化氧化深度脫硫的基本原理，構(gòu)筑新型的具有潛在催化氧化活性的兩相催化微反應器，并對其進行相應的表征。本論文研究內(nèi)容主要涉及以下幾個方面： (1)以乙烯基吡咯烷酮(VP)、甲基丙烯酸(MAA)和丙烯酰胺(AM)為單體，N'N'-亞甲基雙丙烯酰胺(BA)為交聯(lián)劑，過硫酸銨(APS)為引發(fā)劑，四甲基乙二胺(TMEDA)為促進劑，采用反相懸浮聚合法制備得到三元高分子微凝膠P(AM-MAA-VP)。采用掃描電子顯微鏡(SEM)

4、和傅立葉轉(zhuǎn)換紅外光譜儀(FT-IR)對高分子微凝膠的形貌和結(jié)構(gòu)進行了分析。詳細討論了VP、BA、APS、TMEDA等因素對高分子微凝膠形貌和結(jié)構(gòu)的影響，制備得到核-殼型高分子微凝膠和類蜂窩狀高分子材料。 (2)分別采用膠體溶脹模板法、靜電相互作用法及氣/固界面原位沉積法制備了一系列表面形貌各異的核．殼型P(AM-MAA-VP)/SiO<,2>復合微球。采用掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)和傅立葉轉(zhuǎn)換紅外光譜儀(

5、FT-IR)對復合微球的形貌和結(jié)構(gòu)進行了分析；采用X射線衍射儀(XRD)和電子能譜分析儀(EDX)對復合微球的晶型和元素組成進行了分析。利用上述三種方法所得復合微球的形貌和結(jié)構(gòu)的差異主要在于微球表面SiO<,2>顆粒大小不同以及微球表面變形程度不同，這種差異可利用各種方法本身使模板微球的溶脹行為以及SiO<,2>微粒形成機制的差異性得到解釋。這些方法制得的復合微球材料兼顧了微米級微球易于分離和納米級微球具有較大比表面積的特點，同時，這種

6、方法對于通過改變模板微球及沉積反應前驅(qū)體組成制備所期望的復合微球材料具有借鑒意義。 (3)以P(AM-MAA-VP)/SiO<,2>復合微球為模板，通過限域原位沉積相轉(zhuǎn)移催化劑AEM于微球表面，制得P(AM-MAA-VP)/SiO<,2>/AEM兩親性復合微球。該復合微球表面AEM擔載量及表面形貌可通過調(diào)節(jié)AEM用量、水蒸氣含量及模板微球形貌等因素進行有效調(diào)控。再將P(AM-MAA-VP)/SiO<,2>/AEM兩親性復合微球進